Принцип работы
За счет постоянного совершенствования технологий совершенствуются и счетчики электроэнергии. Все однофазные модели представленные на современном рынке подразделяются на индукционные и электронные.
Первый вариант является первопроходцем в системе учета электрической энергии, несмотря на их простоту и доступность, электронные электросчетчики постепенно вытесняют их за счет высокой точности и расширенной функциональности.
Индукционные счетчики электроэнергии
Индукционные счетчики электроэнергии обладают простой и понятной конструкцией, на примере которой относительно легко разобраться с устройством и принципом действия простейшего электросчетчика.
Конструктивно данная модель состоит из:
- Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке. Предназначена для измерения величины тока, потребляемого нагрузкой, изготавливается из проволоки большого сечения из нескольких витков.
- Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке. Изготавливается из тонкой проволоки и укладывается большим количеством витков, применяется для измерения величины напряжения.
- Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу. Устанавливается на ось для вращения по направлению усилий электромагнитного поля катушек индуктивности.
- Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности. Состоит из механического циферблата шестеренчатого типа.
- Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска. Создает постоянный магнитный поток и обеспечивает плавность хода.
Принцип действия индукционного счетчика электроэнергии заключается в том, что при подключении в электрическую цепь на обмотку напряжения подается действующее номинальное напряжение. В случае подключения нагрузки к выводам электросчетчика через токовую катушку будет протекать определенная величина тока. При взаимодействии двух электромагнитных полей в алюминиевом диске начнут наводиться вихревые токи, что создаст его собственное электромагнитное поле. Механическое усилие от диска через систему шестеренок передастся счетному механизму.
Величина ЭДС, наводимая обмоткой тока и напряжения вступает во взаимодействие с собственным полем подвижного элемента, которое генерируется за счет вихревых токов. Мера данного взаимодействия и определяет скорость вращения алюминиевого диска. Чем больше сила тока, протекающего через токовую катушку, тем больше результат геометрического произведения напряжения и тока.
Результирующее значение мощности будет быстрее вращать диск, что приведет к ускорению начисления показаний счетчика электроэнергии.
Электронные счетчики электроэнергии
С развитием и совершенствованием технических средств произошла модернизация классических индукционных электросчетчиков. Изначально выпускались гибридные электронно-механические модели, но со временем электроника все более и более вытесняла подвижные части. Конструктивно современная электронная модель счетчика электроэнергии состоит из:
- Датчика тока – измеряет величину электрического тока, протекающего через счетчик электроэнергии;
- Датчика напряжения – предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к зажимам счетчика;
- Электронного преобразователя – осуществляет подсчет мощности, пропускаемой через счетчик электроэнергии;
- Микроконтроллера – передает показания на дисплей и в блок памяти, может извлекать данные, обрабатывать их и передавать по каналам связи;
- Дисплея – предназначен для вывода данных опроса со счетчика электроэнергии, может переключать информацию в многотарифных моделях;
- Блока ОЗУ и ПЗУ – оперативная и долговременная память, предназначенная для хранения и обработки информации.
Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний осуществляется за счет датчиков и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс. Сигнал с преобразователя передается на микроконтроллер, который, в зависимости от установленной программы срабатывания, выдает на дисплей необходимые параметры электрической цепи. Помимо трансляции текущих показаний на дисплей, микроконтроллер записывает информацию в блок памяти, и извлекать ее в случае необходимости.
Лучшие механические
Все сталкиваются с заменой электросчетчика. Тогда остро встает вопрос о покупке нового аппарата. В магазине можно встретить столько видов устройств, что глаза начинают разбегаться. А понять, что нужно именно вам, бывает затруднительно. Поэтому перед походом в магазин стоит изучить все виды приборов, чтобы выбрать лучший однофазный электросчетчик.
- Нева 103 1SO — механический 7-разрядный счетчик. Его корпус изготовлен из пластика нейтрального цвета. Оборудование имеет относительно небольшой вес и размер, всегда показывает точные показания. Стоимость аппарата достаточно низкая по сравнению с другими моделями, а срок эксплуатации составляет 30 лет.
- Меркурий 231 АМ-01 — механический тип счетчика. Ведет учет электроэнергии в одну сторону. Может работать самостоятельно и в системе АСКУЭ. Барабан прибора поворачивается только в сторону увеличения. А светодиодная подсветка помогает записывать показатели электросчетчика. Стоимость этого устройства уже выше, чему у Невы 103 1SO
Надежность показаний и необходимость ремонта
Качественный цифровой электросчетчик отличается высокой точностью. Проверить параметры без нарушения целостности корпуса и пломб можно так:
- После прекращения подачи напряжения индикатор останавливается. Если учет продолжается – устройство неисправно.
- Счетчик всегда жужжит при работе, о неполадках свидетельствует самоход.
- Показания искажаются при отключении всех бытовых приборов. Обязательно проверяется наличие самохода.
Тестирования лучше производить ночью, в условиях минимальной нагрузки на электросеть. Если самохода нет, импульсы индикатора отсутствуют на протяжении 15 минут. Импульс, возникший, когда подключение не произведено, означает поломку.
Принцип действия индуктивного электросчетчика
Естественно, что при постоянно меняющихся нагрузках отслеживать показания ваттметра с секундомером было бы крайне непрактично. Поэтому придумали прибор (электросчетчик), где момент силы, возникающий от электромагнитного взаимодействия катушек напряжения и тока, используется для вращения привода счетного механизма. Теоретически можно считать, что напряжение в сети не меняется, значит, изменение силы электромагнитного взаимодействия катушек прямо пропорционально зависит от тока подключенной нагрузки.
Индукционный счетчик — вид изнутри
В качестве привода счетного механизма в счетчиках используется алюминиевый диск, где катушками напряжения и тока индуцируются вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с магнитными полями данных катушек, создавая момент силы.
Поэтому электромагнитные механические счетчики еще называют индукционными. В индукционном электросчетчике магнитопроводы катушек тока и напряжения размещены под углом 90º и образуют зазор, в котором размещен алюминиевый диск, что позволяет создавать в нем момент силы для его вращения.
Устройство индукционного электросчетчика
Из школьной физики известно, что сила, постоянно воздействующая на тело без помех, заставляет его ускоряться до бесконечности. Таким образом, в идеальном механизме счетчика (без трения) постоянная мощность раскрутила бы диск до бесконечных оборотов. Поэтому в устройстве электросчетчика имеется постоянный магнит для торможения алюминиевого диска привода счетного устройства.
Поскольку алюминий является немагнитным металлом, сила торможения зависит только от скорости вращения диска. Правильная настройка баланса между ускоряющей диск силой и тормозным моментом позволяет установить зависимость вращения привода счетного механизма только от потребляемой мощности и устранить самоход и вращение в обратную сторону. По данному принципу работают индукционные однофазные и трехфазные счетчики электрической энергии, у которых на одном валу имеется два алюминиевых диска.
Трехфазный индукционный электросчетчик
Преимущества и недостатки индукционных электросчетчиков
Описанное выше устройство счетного механизма используется в различных моделях счетчиков электроэнергии на протяжении многих десятилетий благодаря простоте и надежности конструкции. Катушка напряжения, имеющая много витков, намотанная тонким проводом, диаметром 0,06 – 0,12 мм имеет большую стойкость к длительным перенапряжениям – очень часто однофазные электросчетчики находились под напряжением почти 380В из-за обрыва ноля, но в последствии продолжали исправно работать.
Токовая катушка имеет несколько витков с поперечным сечением, достаточным для того, чтобы выдерживать ток кратковременного короткого замыкания. Поскольку в индукционных электросчетчиках нет других электротехнических элементов и радиодеталей, они очень устойчивы к всплескам напряжения и электромагнитным влияниям разрядов молний. Простой и дешевый счетный механизм, состоящий из червячной передачи на валу алюминиевого диска и цифрового барабана, позволяет индукционным счетчикам исправно служить на протяжении десятилетий в сложных климатических условиях.
Несложное устройство счетного механизма индукционного электросчетчика
Из-за несовершенной конструкции, трения и старения механизмов индукционные электросчетчики имеют существенные недостатки:
- низкий класс точности;
- большая погрешность, увеличивающаяся при небольших токах нагрузки;
- значительное собственное потребление электроэнергии;
- отсутствие учета реактивной энергии у бытовых счетчиков;
- учет электрической энергии происходит только в одном направлении;
- отсутствует защита от взлома, вмешательства в работу и хищения электроэнергии.
Пломба на устаревшем индукционном электросчетчике является единственной защитой от несанкционированного доступа внутрь корпуса Большинство описанных выше недостатков индукционных счетчиков на руку их владельцам, так как учет электроэнергии происходит с погрешностью, выгодной для получателя. Придумано множество способов обмана индукционного счетчика. Поэтому многие поставщики электрической энергии стараются заменить устаревшие убыточные для них электросчетчики на новые более точные гибридные или электронные счетчики электроэнергии у своих потребителей. В некоторых странах производится бесплатная замена устаревших индуктивных электросчетчиков в принудительном порядке.
Устаревшие и убыточные для поставщиков электроэнергии индукционные счетчики активно выводятся из эксплуатации
Принцип работы электронного счетчика электроэнергии
До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.
Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности
Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф
Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.
Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.
Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.
Работает многотарифный электронный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.
Таким образом, принцип действия электросчетчика в электронном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.
Срок службы электросчетчика, когда нужно менять
Класс точности электросчетчика
Как снимать показания электросчетчика
Установка электросчетчика в квартире
Как самостоятельно проверить электросчетчик
Уличные счетчики электроэнергии для частного дома и дачи
ЛЭМЗ ЦЭ-2726-СОЛО-G05
Прибор рассчитан для работы на улице в интервале температур от –15 до +40°С. Контактный ряд находится также под герметичной съемной крышкой. В устройстве имеется стопор реверса и защита от постороннего доступа.
Технические характеристики:
- Тип сети: однофазный
- Количество тарифов: 1
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электромеханика
- Стоимость: 900 – 950 руб
- Недостатки: не обнаружено
Энрон ТОПАЗ 103-5(60)1-ШР1Э-О4
Двухтарифный счетчик электроэнергии Топаз рассчитан на работу в сети с силой тока до 50 А и возможностью дифференцированного учета по трем тарифам. Тип интерфейса имеет специальное обозначение RS 485, что говорит о совместимости его функционала с системами АИИС КУЭ (Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии). Передняя приборная панель герметично закрыта крышкой из прозрачного пластика. Сзади корпуса имеются пазы для легкой установки счетчика на DIN-рейку.
Технические характеристики:
- Тип сети: однофазный
- Количество тарифов: 2
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электронный
- Стоимость: 1200 – 1300 руб
- Недостатки: непрочный корпус
Тайпит НЕВА МТ 324 1.0 A OS 26 5(60) А
Марка Тайпит, это петербуржский концерн с множеством производственных филиалов на территории РФ. Его продукция поставляется и за рубеж. Модель МТ-324-1A является новой разработкой. Прибор рассчитан на работу в однофазной сети с силой тока до 50 А. Электроника надежно защищена от внешних электромагнитных воздействий и неблагоприятных погодных условий. Это отличное решение для уличной установки на территории частного дома.
Технические характеристики:
- Тип сети: однофазный
- Количество тарифов: 4
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электронный
- Стоимость: 3229 – 3400 руб
- Недостатки: не обнаружено
Меркурий 231ART 01-Ш
Лучший двухтарифный счетчик — Меркурий 231ART 01-Ш. Он отличается высокой точностью измерений. При возникновении неисправностей, в системе счетчика автоматически запускается режим самодиагностики, и по кодам ошибок можно легко определить причину сбоя и быстро восстановить функционал.
Технические характеристики:
- Тип сети: трехфазный
- Количество тарифов: 2
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электронный
- Стоимость: 2450 – 2800 руб
- Недостатки: не обнаружено
ISKRA ME382-D2 10(100)A
Электросчетчик ISKRA ME382-D2 спроектирован и изготовлен в соответствии с международными стандартами ISO-9001 и ISO-14001. Электросчетчик обеспечивает учет параметров электроэнергии гораздо лучше, чем требует европейский стандарт IEC-62053-21.
Измерение активной энергии ведется в 2-х направлениях, реактивной энергии — в 2-х направлениях плюс по 4 квадрантам. Счетчик измеряет полную энергию и мощность, а также мгновенные значения фазных напряжений, силы тока, частоты и коэффициента мощности. В функционал прибора входит регистрация сумм принятой / отданной энергии и мощности.
В счетчике есть возможность использования тарифного расписания для регистрации активной энергии и максимальной мощности (8 тарифов, 12 сезонных и 12 недельных программ, 16 масок, 16 режимов). Накопленные данные будут передаваться по раздельным каналам через SM/GPRS-модем или M-Bus /протокол DLMS/IDIS.
Эта марка счетчиков предназначена и для бытового использования, и для промышленного в пределах температур от –40°С до +70°С. Для защиты прибора и обеспечения правильной работы есть фольгированный экран и аварийный силовой контактный размыкатель. Прибор абсолютно надежен, так как выполнен с защитой от пыли, воды и грязи по классу IP54. Возможна установка этого счетчика на улице. Модель ME382 отлично подойдет для больших домов с интенсивным использованием электроприборов.
Технические характеристики:
- Тип сети: трехфазный
- Количество тарифов: 8
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электронный
- Стоимость: 25000 – 27700 руб
- Недостатки: сложный функционал, высокая цена
Iek CCE-3C1-3-01-3
Трехфазный экономичный эл. счетчик модели Star имеет аналоговую шкалу учета и светодиодную индикацию режимов работы. На задней панели имеются пазы для крепления прибора на динрейку.
Технические характеристики:
- Тип сети: трехфазный
- Количество тарифов: 1
- Класс точности: 1
- Принцип работы: электромеханический
- Стоимость: 380 – 650 руб
- Недостатки: не обнаружено
Выбор оптимального варианта
Российские компании выпускают устройства, аналогичные зарубежным предприятиям. Их стоимость значительно ниже, а качество не уступает европейским лидерам. Все электросчётчики должны соответствовать ГОСТу Р 52320−2005, что подтверждаться паспортом прибора.
Риск получать неверные результаты о потреблённой энергии возникает при покупке моделей малоизвестных производителей. Если они выйдут из строя, может возникнуть проблема, связанная с их ремонтом. В то время как известные компании имеют сервисные центры.
Выбирать устройство для квартир нужно классом точности до 2.0 и не менее 50 А должна быть сила тока. От 10 до 16 лет — оптимальный межповерочный интервал для прибора.
В технической документации на прибор ставиться печать, которая подтверждает пройденную на предприятии проверку на точность и работоспособность, указывается дата этой проверки. При продаже устройства продавец записывает начальные показания прибора. На электросчётчик ставится государственная пломба, на которой фиксируется год и квартал прохождения теста .
Перед покупкой электронного счётчика в энергосберегающей компании нужно уточнить, какие модели разрешены к использованию. Некоторые компании требуют приобретать приборы учёта, которые могут быть подключены к системе АСКУЭ. В этом случае показания устройства поступают поставщику энергии в автоматическом режиме.
Конструкция щитка
Вид изделия зависит от того, как сконструирован короб. Устройство может быть следующим:
- встраиваемым – для скрытой электропроводки (рис. ниже);
- накладным – в помещениях с открытой проводкой;
- напольным – преимущественно для промышленности.
Короб первого типа вставляется в обустроенную нишу и выглядит привлекательнее. На стене видна только крышка и отсутствуют выступающие детали.
Встроенный электрический щиток
Неудобством является необходимость изготовления ниши, если она не предусмотрена в конструкции дома. Целесообразно изготовить фальшстену из гипсокартона. Короб крепится через заднюю стенку с прихватыванием по краям клеем или гипсом.
Долбить ниши в несущих стенах под электрический бокс запрещено!
Накладная модель является универсальной. К ней может быть подведена открытая и скрытая проводка.
Короб под аппаратуру выполнен в виде ящика с дверцей (рис. ниже). Внутри него находятся DIN-линейки для установки счетчика, автоматов и другой аппаратуры.
Накладной электрический щит
Металлический бокс содержит отверстия для проводов сверху и снизу. В пластиковом корпусе делаются выламывающиеся лючки. Ввод проводов в бокс защищается с помощью муфт и сальников.
Что важно знать перед установкой
Следует понимать, что установка счетчиков воды – это важный и сложный процесс, который лучше доверить специалистам. Так, вмонтировать прибор может любой слесарь – частник, работник водоканала или представитель управляющей компании. Главное, после монтажа необходимо зарегистрировать его в обслуживающей дом организации. Перед тем, как заняться обустройством водосчетчика, необходимо знать некоторые нюансы, связанные с его использованием:
- Срок службы такого прибора по инструкции составляет не более 12 лет, а на практике до 6 лет при его непрерывной работе.
- Приобрести устройство можно самостоятельно или через ЖКХ.
- Отказ от его использования может привести к принудительной установке счетчика с возмещением судебных издержек, указанных в требовании.
Мастер проверяет счетчик на работоспособность
Одним из важных моментов при монтаже счетчика является его поверка. Первый раз она проводится на заводе – изготовителе, второй раз – после монтажа в систему и третий раз — для холодной воды через 6 лет, для горячей – через 4 года.
- Это не сложная процедура, но требующая снятия оборудования и его сканирования с помощью специальных приборов.
- Проводится она добровольно, и никакой ЖЭК не имеет права настаивать на обязательной поверке, особенно на платной основе.
- Вся ответственность за правильную работу устройства ложится на владельца дома.
- После истечения поверочного срока счетчик считается недействительным и подлежит обязательной поверке или его замене.
- При использовании устройства без проведения поверки первые 3 месяца рассчитываются по среднемесячному показателю за предыдущий год, а с 4 месяца – по нормативу.
- Расчет работоспособности счетчика начинается с момента первой поверки с завода, а не с даты начала использования прибора.
Заключение по теме
Многие себя считают опытными специалистами в области электрических сетей, поэтому допускают много ошибок, которые могут иметь серьезные последствия, как для имущества, так и для самого человека. Поэтому напоминаем, что проводить ремонтные работы или проверять наличие напряжения, когда выбивает автоматы в щитке, можно только при отключенном общем автоматическом выключателе. Лучше, вообще, никуда не соваться, при любых проблемах вызывайте электрика.
Сборка электрощита своими руками – пошаговая инструкция и рекомендации
Счетчик «Энергомера» — принцип работы на примере марки ЦЭ6803В
